Neuer biologisch abbaubarer Kunststoff revolutioniert Kunststoffbranche

Forscher der University of California San Diego haben eine bahnbrechende Innovation entwickelt, mit der Schuhsohlen aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) problemlos im Kompost entsorgt werden können. Trotz ihrer winzigen Rückstände beeinträchtigen sie die Qualität des Komposts nicht. Das gilt auch für die beigefügten Styroporteilchen, die die Erde auflockern sollen.

Hitzebeständige Bakterien

Jon Pokorski und sein Team haben TPU-Granulat, das typischerweise für die Herstellung von Schuhsohlen durch Spritzguss oder Extrusion verwendet wird, mit den Sporen eines Bacillus subtilis-Stammes vermischt. Dieser Stamm hat die Fähigkeit, Polymere abzubauen. Normalerweise hätten die Sporen die hohen Temperaturen bei der Herstellung von Schuhsohlen und anderen TPU-Produkten nicht überlebt, die mindestens 135 Grad Celsius erreichen. Die Forscher haben das Bakterium nicht gentechnisch verändert, sondern „evolutionär“ angepasst, damit es die extremen Temperaturen übersteht.

Die angewandte Methode wird als adaptive Laborevolution bezeichnet und erzeugt einen Stamm, der den hohen Extrusionstemperaturen widerstehen kann. Dabei werden die Sporen zunächst über immer längere Zeiträume extremen Temperaturen ausgesetzt, wodurch sie sich teilweise anpassen können. Stämme, die diesen Prozess überleben, werden isoliert und dem Zyklus erneut unterworfen, bis sie in der Lage sind, die für natürliche Sporen normalerweise tödlichen Temperaturen zu überleben.

Ungefährlich für Mensch und Tier

Um den biologisch abbaubaren Kunststoff herzustellen, kombinierten die Forscher Sporen des Bacillus subtilis mit TPU-Granulat und füllten die Mischung in einen Kunststoffextruder. Dort wurde es bei 135 Grad Celsius geschmolzen und zu dünnen Kunststoffstreifen extrudiert. Sobald die Sporen mit Mikroorganismen in Kontakt kommen, die Bioabfälle in Kompostbehältern zersetzen, werden sie aktiv und beginnen, den Kunststoff abzubauen.

Als Gefahr für die Umwelt sieht Pokorski die Bakterien nicht. Schließlich werden sie auch in Probiotika eingesetzt und sind für Mensch und Tier ungefährlich. Für die Gesundheit von Pflanzen können sie sogar nützlich sein. Der Einbau der Sporen führt zu einer positiven Veränderung des Kunststoffs. Sie wirken gleichzeitig als verstärkender Füllstoff und verbessern die mechanischen Eigenschaften der TPU-Variante. Diese weist eine höhere Bruchfestigkeit und Dehnbarkeit auf.